Тема. 5.4. Обмотки статоров генераторов и их сравнительный анализ.

Требования, предъявляемые к обмоткам статоров:

1. Наименьший расход обмоточной меди;

2. Технологичность (удобство и минимальные затраты при изготовлении);

3. Форма кривой ЭДС, наводимой в обмотке статора должна быть практически синусоидальной.

Несинусоидальная ЭДС приводит к появлению в цепи высших гармоник тока, оказывающих вредное влияние на работу всей энергосистемы: возрастают потери, возникают опасные перенапряжения, усиливается вредное влияние линии электропередач на цепи связи.

Основные характеристики обмоток:

m – число фаз;

Z₁ – количество пазов;

- полюсное деление – часть дуги внутренней расточки статора,

приходящееся на один полюс;

- шаг обмотки по пазам (расстояние между пазовыми сторонами

катушек, измеренное по внутренней поверхности статора).

- число пазов, приходящееся на полюс и фазу;

- полный шаг (диаметральный);

- укороченный шаг.

Если оси фазных обмоток (катушек) смещены в пространстве относительно друг друга на 120 электрических градусов, т.е. на ⅔τ, то обмотка называется сосредоточенной.

Укорочение шага ослабляет ЭДС не только высших гармоник, но и первой основной гармоники. С некоторым приближением можно принять форму кривой ЭДС как трапециидальную и записать выражение гармонического ряда:

- номер гармоники;

- круговая частота основной гармоники.

Для удобного и наглядного изображения катушек и их соединений пользуются развёрнутыми схемами обмоток: цилиндрическая поверхность статора вместе с обмоткой условно развёртывают на плоскости, а все катушки изображают одновитковыми в виде прямых линий.

При сосредоточенной обмотке все катушки одной фазы, приходящиеся на полюс, укладывают в двух пазах, т.е. сосредотачивают вместе и образуют одну большую катушку (см рис 26а большого электротехнического справочника 577 стр.), это приводит к увеличению размера паза и внешнего диаметра.

При распределённой обмотке катушки сдвинуты в пространстве относительно друг друга на пазовый угол γ (рис. 26б).

рис 26а

рис 26б

Зубцовый слой сердечника статора в пределах каждого полюсного деления делят на три зоны по q₁ пазов в каждой зоне (зона A, B, C).

Достоинства двухслойной обмотки: возможность любого укорочения шага обмотки, что позволяет максимально приблизить форму кривой ЭДС к синусоидальной.

Недостаток: затруднение применения станочной укладки, трудность ремонта при повреждении изоляции.

1. С дробным q = 0,5.

,

,

.

Принимаем укороченный шаг:

Коэффициент укорочения шага:

,

где .

Угол сдвига между пазами:

Такой порядок присоединения объясняется тем, что ЭДС рядом лежащих катушечных групп одной фазной обмотки сдвинуты относительно друг друга на 180º, т.к. эти катушечные группы расположены под разноимёнными полюсами. Поэтому, чтобы их ЭДС совпали по фазе, приходится их присоединять, меняя концы.

2) q = 1, Z₁ = 36, τ = 3 = Y, ά = 60 эл. град, двухслойная.

2) q = 1, Z₁ = 36, τ = 3 = Y, ά = 60 эл. град, однослойная.

Понятие о параллельных ветвях обмоток:

Фаза А на рисунке содержит четыре параллельных ветви (а = 4), причём чтобы ЭДС параллельных ветвей были одинаковы, катушки включают, меняя их концы.

Фаза А содержит три параллельных ветви, каждая из которых содержит катушечные группы (параллельно-последовательное соединение или смешанное). Чтобы ЭДС параллельных ветвей были одинаковы, в каждую параллельную ветвь включают катушечные группы через одну.

Понятие о зонах фазных обмоток:

Рисунок 34.